对比试块的现状
为了适应安全运输的需要，提供质量良好的机车，加强车轴的超声波探伤是当务之急。在对对比试块进行调研中发现，做车轴透声检测用的TS-1试块存在材质和测试数据上的不同，实物对比试块也存在内部结构和测试数据上的不同。这说明在选试块时忽略了材质内部的组织结构及透声状况，造成委修段和承修段在检测中存在差异。
对比试块的分析
(1)从全部28块试块的测试数据看，在仪器、探头和操作者都相同，第lo次底波高度均为荧光屏满幅度80％的情况下，最高的衰减70 dB，最低的衰减50 dB，相差达20 dB之多(见表1)。这样大的差值，将导致在做车轴透声检测时起始灵敏度存在较大的差异，使承修段和委修段间出现截然不同的检测结果。
表1 TS-1标准试块测试统计表
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TS-1试块衰减的dB数 |
50～50 |
56～60 |
61～65 |
66～70 |
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被检测的TS-1试块数 |
6 |
10 |
10 |
2 |
(2)由于各段车轴的实物对比试块在选材时就存在材质上的不同，导致探伤灵敏度不统一，造成在检测镶入部裂纹及对裂纹深度定量时存在较大的误差。如果随便找一根轴或是其他段给做一根，不经任何手段检测，没有任何检测数据就用来做车轴的实物对比试块是不可取的。车轴实物对比试块上的人工模拟裂纹，有的是用锯条锯的，有的是线切割而成。锯成的人工模拟裂纹内侧面粗糙且不规则，声波辐射到粗糙界面时形成杂乱的散射，反射回波就相对较低；线切割的人工模拟裂纹内侧面光滑平整，声波辐射到光滑的界面时会使声波正常反射，反射波就相对较高。锯成的人工模拟裂纹宽度约为1.1～1.5 1Tim，而线切割的人工模拟裂纹约为0.1～O.2mm宽。按人工模拟裂纹50mm长计算，两者比例约为6：1、面积相差约50 mm2。锯成的人工模拟裂纹底面呈矩形，声束辐射到矩形界面时将使部分声波产生折射，导致声能损耗较多。而线切割的人工模拟裂纹底面近似线状，声束辐射到界面时声波产生折射的几率极小，声能的损耗相对较少，线切割的人工模拟裂纹相对锯条锯的而言反射回波会更真实。
小角度探头的探测面是轴头的端面，少数实物对比试块轴的端面有制造厂号、年号、车轴编号，个别车轴的端面还有凹坑或圆形凸台，这就导致起始灵敏度失真，也就无法保证探伤数据的准确性。
个别的实物对比试块本身的透声数据也不一样，差异是比较明显的(见表2)。车轴本身存在晶粒度不均匀，用它来做实物对比试块，必定要影响探伤数据的真实性。
表2各型机车车轴实物对比试块检测数据 dB
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检测部位 |
DF4型 |
BJ型 |
SS4型 |
8K型 |
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轴端面的上半部分 |
69 |
69 |
63 |
63 |
74 |
64 |
69 |
71 |
82 |
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轴端面的下半部分 |
61 |
60 |
53 |
52 |
59 |
54 |
54 |
59 |
73 |
(3)个别的实物对比试块，未注意人工模拟裂纹所对应的位置，探伤时放探头的位置正是轴端面的螺丝孔，探头没有良好的探测面；个别DF4型实物对比试块的人工模拟裂纹位置远离产生裂纹的区域，小角度探头的主声束是辐射不到的，也就无法得到理想的探伤灵敏度。
实物对比试块的制作
在无损检测的技术中，常采用与已知量相比较的办法来确定被检工件的状况。超声波探伤是以试块作为比较的依据，试块上有已知的缺陷特征，所以采用人工试块作为参考依据就成了超声波探伤技术的一个特点。
选择车轴实物对比试块时，首先要做透声检测，应符合5～6级晶粒度的要求，轴端面各处的检测数据应接近。用直探头在轴颈上做径向的透声检测，将第1次反射回波调至100％波高，第5次反射回波应为20％波高，反射波高度随距离的增加呈线性关系降低。符合线性关系的车轴才可以作实物对比试块。由于材质的声光特性对超声波不同程度的吸收与散射衰减，造成反射回波高度不是随距离的增加而呈线性关系降低，所以不适合作实物对比试块。
在制作实物对比试块的人工模拟裂纹时，在深度值准确的基础上，一定要保证模拟裂纹的平直度，这是判断裂纹当量的依据。人工模拟裂纹所对应的位置一定要避开螺丝孔，选择良好的探测区域，使之获得较准确的探伤灵敏度。
DF4型机车车轴齿轮镶人部内侧疲劳裂纹在距轴端面640 mm处的喇叭口根部产生，镶入部外侧的疲劳裂纹在距轴端面370～390 mm处产生，因此人工模拟裂纹的位置应选在距轴端面640mm和380mm处，分别做深度为2 mm、4 mm的人工模拟裂纹各1个，作为探伤的起始灵敏度当量值。SS4型机车车轴镶入部的外侧疲劳裂纹在距轴端面390 mm处，内侧疲劳裂纹在距轴端面600 mm处，分别做深度为2 mm、4 mm的人工模拟裂纹各1个，作为探伤的起始灵敏度当量值。由于BJ型机车的动力来自于车轴中间的齿轮箱，所以其车轴的人工模拟裂纹应在轴中间的齿轮箱内大法兰盘两侧距轴端面约920 mm、1 000 mm的圆根处以及车轴镶入部内侧距轴端面570 mm处，分别做深度为2 mm、4 mm的人工模拟裂纹各1个，作为探伤的起始灵敏度当量值。
在更换探头时要重新校核实物对比试块2 mm深的人工模拟裂纹，因为它是不可缺少的当量对比标准，所以一旦离开实物对比试块，缺少了裂纹的当量参照物，车轴的超声波探伤是相当困难的。
直探头做车轴透声检测时应随时观察因过渡圆的折射而形成的波形转换所引起的反射回波，选择车轴实物对比试块时一定要测量镶入部、抱轴颈与轴身的尺寸。因为各部位尺寸的变化会导致固定波位置和波形的变化。正确判断固定波的位置和波形的变化，才能消除危害性大裂纹的误判。
建议与措施
实物对比试块上的人工模拟裂纹是判断车轴裂纹深浅的当量依据，只有将现场对比试块的情况查清，找出主要问题并加以解决，才能更好地利用对比试块来指导车轴的检测。TS-1试块是车轴透声检测的依据，其材质的优劣关系到探伤的起始灵敏度，必须使误差量保持在一定的范围内。
根据调研的具体情况，建议有计划有步骤地更换部分TS-1试块和实物对比试块，以确保车轴透声检测的质量。(1)经过严格的筛选和测试，挑选数根不同型号的车轴，刻有标准深度的人工模拟裂纹，作为委修段和承修段车轴探伤的实物对比试块，进而达到车轴的实物对比试块误差值在规定的范围之内。(2)在提出标准的基础上让厂家生产符合要求的车轴探伤用TS-1试块，并有计划有步骤地进行调整，确保试块的误差值在全局规定的范围之内。
